000136497

Mestrado Integrado em Engenharia Qumica

Optimizao do Processo de Filtrao de Cerveja

Tese de Mestrado

desenvolvida no mbito da disciplina de

Projecto de Desenvolvimento em Ambiente Empresarial

Joana Boaventura

Unicer Bebidas S.A.

Departamento de Engenharia Qumica

Orientador na FEUP: Prof. Doutor Adlio Mendes

Orientador na empresa: Eng. Maria Manuel Dantas

Maro de 2009


Agradecimentos

Quero agradecer de um modo geral a todos aqueles que contriburam e me ajudaram a

realizar o Projecto de Desenvolvimento.

Agradeo Eng. Maria Manuel Dantas pela orientao e tempo disponibilizado ao

longo do trabalho.

Agradeo ao Professor Doutor Adlio Mendes pela partilha de conhecimentos e

confiana depositada.

Agradeo Eng. Joana, ao Dr. Filipe, D. Isabel e D. Ftima, pela ajuda, companhia

e bom ambiente de trabalho que proporcionaram.

Agradeo aos tcnicos do Servio de Produo: Jos Carlos Serdoura, Antnio Carneiro,

Carlos Alberto Castro, Tiago Teixeira, Pedro Oliveira, Antnio Magalhes, Pedro Gonalves,

Ricardo Figueiredo, Armandino Pires, Rogrio Brito, Nuno Costa, Nelson Moreira, Andr

Duarte, Mrio Cunha, Filipe Gonalves, Pedro Machado, Jorge Filipe, Tiago Cardoso, Fernando

Pinto, Antnio Navarro e Paulo Pacheco pelas explicaes, esclarecimentos e ajuda,

essenciais no decorrer de todo o trabalho.

Agradeo ao Eng. Lus Carlos Matos pela ajuda e boa disposio demonstradas.

Por ltimo, agradeo minha famlia e amigos pelo apoio demonstrado.


Resumo

O Projecto de Desenvolvimento em Ambiente Empresarial decorreu na empresa de

cerveja UNICER BEBIDAS S.A., e incidiu sobre a etapa de filtrao de cerveja. O objectivo

principal do trabalho consistiu em diminuir o adjuvante de filtrao de cerveja, kieselguhr e

aumentar o volume de cerveja filtrada por ciclo de filtrao.

Acompanharam-se vrios ciclos de filtrao e identificaram-se as variveis operatrias

relevantes. Os ciclos foram optimizados com as melhorias: aumento da eficincia das purgas

de levedura, recurso copagem de cerveja enviada para o filtro de KG e reduo da adio

de PVPP. Em simultneo a estes procedimentos, procedeu-se reduo da concentrao de

KG adicionada ao longo do ciclo de filtrao de cerveja.

Reduziu-se a adio de KG em 30 g/hl de cerveja na linha Orion e 18 g/hl na linha de

filtrao Schenk. Os ciclos de filtrao foram optimizados, sendo neste momento possvel

filtrar mais cerca de 15 e 11 % de cerveja nas linhas Orion e Schenk, respectivamente.

Palavras-chave: cerveja, kieselguhr, filtro, ciclo de filtrao, clulas de levedura.


Abstract

The Project Development in Business Environment was held in the company of beer

UNICER BEBIDAS S.A., and focused on the stage of filtration of beer. The main objective of

the work was to reduce the adjuvant of the filtration of beer kieselguhr and increase the

volume of beer filtered by filtration cycle.

Several cycles of filtration were followed and were identified relevant operative

variables. The cycles were optimized with the improvements: increasing the efficiency of

purges of yeast, joined up the beer from fermentation tanks and the addition of the PVPP to

the beer was reduced. In parallel to these procedures, an attempt was made to reduce the

concentration of KG added over the filtration of beer cycle.

The addition of KG was reduced in 30 g / hl of beer in the Orion line and 18 g / hl in

the Schenk line filtration. The filtration cycles were optimized, and can now filter around 15

and 11 % more beer in the lines Schenk and Orion, respectively.

Keywords: beer, kieselguhr, filter, filtration cycle, yeast cells.


i

ndice

1 Introduo ............................................................................................. 1

1.1 Enquadramento e Apresentao do Projecto ............................................. 1

1.2 Contributos do trabalho ...................................................................... 7

2 Estado da Arte ........................................................................................ 8

2.1 Etapa de filtrao da cerveja ................................................................ 8

2.2 Processos de separao por membranas (PSM) ......................................... 12

3 Apresentao e discusso dos Resultados ..................................................... 17

3.1 Optimizao dos Consumos de KG ........................................................ 17

3.2 Situao actual ............................................................................... 17

3.3 Critrios de deciso ......................................................................... 23

3.4 Reduo de custos ........................................................................... 34

4 Concluses .......................................................................................... 35

5 Avaliao do trabalho realizado................................................................. 36

5.1 Objectivos Realizados ....................................................................... 36

5.2 Limitaes e Trabalho Futuro ............................................................. 36

5.3 Apreciao final .............................................................................. 36

6 Referncias ......................................................................................... 37

Anexo 1 Granulometria ao longo da filtrao na linha Orion. ............................... 39

Anexo 2 Granulometria ao longo da filtrao na linha Schenk .............................. 40

Anexo 3 Programas de formao de pr-camadas e filtrao da linha Orion. ............ 41

Anexo 4 Programas de formao de pr-camadas e filtrao da linha Schenk. .......... 42

Anexo 5 Automatos .................................................................................. 43


ii

ndice de Figuras

Figura 1 Esquema representativo da linha de filtrao Orion. .................................................4

Figura 2 Esquema representativo da linha de filtrao Schenk. ................................................4

Figura 3 Representao dos mecanismos de reteno de slidos no KG. .................................... 10

Figura 4 Esquema representativo de filtrao com KG e filtrao atravs de membranas. ............. 13

Figura 5 Ilustrao de colmatao externa, perspectiva lateral da membrana. .......................... 13

Figura 6 Ilustrao de colmatao interna, perspectiva em corte da membrana. ........................ 14

Figura 7 Esquema representativo de filtrao dinmica por membranas. .................................. 14

Figura 8 Representao das razes percentuais para abortar a filtrao nas linhas Orion e Schenk

respectivamente. ........................................................................................................ 18

Figura 9 Fotografias de amostras de cerveja sada do filtro de KG da linha Orion e Schenk

respectivamente, ampliao de 400 X. .............................................................................. 19

Figura 10 Distribuio granulomtrica das partculas de kieselguhr na linha de filtrao Orion. ..... 20

Figura 11 Distribuio granulomtrica das partculas de kieselguhr na linha de filtrao Schenk. .... 21

Figura 12 Representao percentual das causas que levam a abortar a filtrao na linha Orion. ..... 24

Figura 13 Representao das razes percentuais para abortar a filtrao na linha Orion............... 24

Figura 14 Representao grfica do volume de cerveja filtrada antes e depois das alteraes. ....... 25

Figura 15 Comparao do volume de cerveja filtrada na mesma poca do ano em 2008. ............... 25

Figura 16 Representao grfica da concentrao de KG adicionada na filtrao de cerveja antes e

depois das alteraes. .................................................................................................. 26

Figura 17 Comparao da concentrao de KG adicionada durante a filtrao de cerveja na mesma

poca do ano em 2008. ................................................................................................. 27

Figura 18 Turvao mdia nos ciclos de filtrao na linha Orion. ............................................ 28

Figura 19 Representao percentual das causas que levam a abortar a filtrao na linha Schenk. ... 28

Figura 20 Representao das razes percentuais para abortar a filtrao na linha Schenk. ............ 29

Figura 21 Representao grfica do volume de cerveja filtrada antes e depois das alteraes. ....... 29

Figura 22 Comparao do volume de cerveja filtrada na mesma poca do ano em 2008. ............... 30

Figura 23 Representao grfica da concentrao de KG adicionada durante a cerveja antes e depois

das alteraes. ........................................................................................................... 31

Figura 24 Comparao da concentrao de KG adicionada na filtrao da cerveja na mesma poca do

ano em 2008. ............................................................................................................. 31


iii

Figura 25 Turvao mdia nos ciclos de filtrao na linha Schenk. .......................................... 32

Figura 26 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 1 hora aps o incio de filtrao. ....... 39

Figura 27 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 3 horas aps o incio de filtrao. ...... 39

Figura 28 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 5 horas aps o incio de filtrao. ...... 39

Figura 29 - Relao entre o nmero e dimetro das partculas no incio de filtrao. .................... 40

Figura 30 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 1 hora aps o inicio de filtrao. ....... 40

Figura 31 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 3 horas aps o inicio de filtrao. ...... 40

Figura 32 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 5 horas aps o inicio de filtrao. ...... 40

Figura 33 Imagem do autmato do filtro de KG da linha de filtrao Orion. .............................. 43

Figura 34 Imagem do autmato do filtro de KG da linha de filtrao Schenk. ............................ 43


iv

ndice de Tabelas

Tabela 1 Etapas dos ciclos de filtrao. ....................................................................... 17

Tabela 2 Relao entre distribuio granulomtrica e nmero de partculas de kieselguhr na

linha de filtrao Orion. .............................................................................................. 20

Tabela 3 Relao entre distribuio granulomtrica e nmero de partculas de kieselguhr na

linha de filtrao Schenk. ............................................................................................ 21

Tabela 4 Teor em PVPP ............................................................................................. 22

Tabela 5 Concentrao de clulas de levedura na alimentao de entrada e sada do filtro de

KG. ......................................................................................................................... 22

Tabela 6 Concentrao de clulas de levedura na alimentao de entrada e sada do filtro de

KG. ......................................................................................................................... 22

Tabela 7 Concentrao de clulas de levedura na alimentao de entrada do filtro de KG. ..... 23

Tabela 8 Valores mdios do volume de cerveja na linha Orion e desvio padro. .................... 26

Tabela 9 Valores mdios de KG adicionado na linha Orion e desvio padro. ......................... 27

Tabela 10 Valores mdios do volume de cerveja filtrado e desvio padro. .......................... 30

Tabela 11 Valores mdios de KG adicionado e desvio padro. ........................................... 32

Tabela 12 Concentrao de polifenis e protenas nas cervejas tipo: Super bock, Carlsberg e

Cristal Branca. .......................................................................................................... 33

Tabela 13 - Quantidade de KG reduzida nas pr-camadas e consequente de custos. ................ 34

Tabela 14 Quantidade de KG mdio reduzido e diminuio consequente de custos................. 34

Tabela 15 Programa de formao de pr-camadas da linha Orion. ..................................... 41

Tabela 16 Programa de filtrao na linha Orion. ............................................................ 41

Tabela 17 Programa de formao de pr-camadas da linha Schenk. ................................... 42

Tabela 18 Programa de filtrao na linha Schenk. .......................................................... 42


v

Glossrio

Lista de Siglas

KG Kieselguhr PVPP Poli-venil-poli-pirrolidona CC Cilindro-cnica KMS Metabissulfito de Potssio TCF Tanque de Cerveja Filtrada PSM Processo de Separao por Membranas MF Microfiltrao EBC European Brewery Convention


Enquadramento do Projecto 1

1 Introduo O presente Projecto de Desenvolvimento em Ambiente Empresarial do Mestrado

Integrado em Engenharia Qumica foi realizado na empresa de cerveja UNICER BEBIDAS S.A. O

trabalho centrou-se na etapa de filtrao da cerveja, e teve como objectivo a optimizao do

consumo de kieselguhr (KG). Foi realizado um estudo sobre um sistema alternativo de

filtrao atravs de membranas.

De seguida faz-se uma breve introduo ao processo de produo de cerveja no Centro

de Produo de Lea do Balio.

1.1 Enquadramento e Apresentao do Projecto

Definio de cerveja

A cerveja uma bebida alcolica, obtida pela fermentao de um extracto aquoso de

cereais germinados, o malte de cevada o geralmente usado. constituda essencialmente

por gua e rica em nutrientes.

Matrias-primas

As matrias-primas necessrias para a elaborao deste produto so: malte de cevada,

gua, lpulo e levedura.

Malte designa o produto resultante da germinao controlada de cereais. Na produo

de malte os gros so previamente macerados at atingir a humidade necessria para a

germinao, posteriormente so dissecados mediante uma corrente de ar que detm a

germinao.

A qualidade da gua usada no fabrico da cerveja responsvel por grande parte do

sucesso desta bebida. Actualmente, devido ao desenvolvimento da tecnologia possvel

adequar qualquer gua para a produo de cerveja.

O lpulo uma planta e pertence famlia Cannabaceae [1]. O seu valor comercial

reside na existncia de pequenas glndulas de lupulina, ricas em resinas amargas e leos.

As leveduras so organismos unicelulares e reproduzem-se por bipartio. Podem

obter a energia que precisam na presena ou ausncia de oxignio. Na presena de oxignio

realizam respirao aerbia, na ausncia deste realizam a fermentao. As diferenas

existentes entre a estrutura qumica destes microrganismos, so responsveis por algumas

estirpes subirem superfcie no final do processo fermentativo; estas leveduras, de

fermentao alta contrastam com as de fermentao baixa que se depositam na base do

fermentador [2].



O processo de produo de cerveja divide-se em duas seces: Produo e

Enchimento. A seco de Produo subdivide-se nas unidades de Fabrico e Adega.

Unidade de fabrico

O malte e o gritz transportam-se at fbrica atravs de camies de grande volume e

so armazenados em silos.

A primeira fase do processo de produo de cerveja denominada de brassagem e

engloba as transformaes que ocorrem na caldeira de caldas e caldeira de empastagem. Na

caldeira de caldas introduzido gritz juntamente com gua e uma pequena percentagem de

malte. A caldeira de caldas promove-se a liquefao do amido proveniente do gritz. A adio

de malte tem por objectivo fornecer as enzimas necessrias para hidrolisar o amido [1]. O

malte enviado para a caldeira de empastagem e adiciona-se o contedo da caldeira

anterior. O malte hidratado mediante a adio de gua quente. O processo decorre

cumprindo temperaturas e tempos definidos e controlo do pH. O ataque enzimtico conduz

progressiva solubilizao do contedo das partculas do malte, deixando apenas um pequeno

resto de matriais no degradveis. As amilases actuam coordenadamente, para libertar

acares fermentescveis e dextrinas no fermentescveis. Este processo de sacarificao tem

como objectivo promover e assegurar a hidrlise rpida e eficaz de todo o amido. A gua

adicionada permeia atravs do leito e dissolve as substncias extractveis. A soluo final

obtida designa-se de mosto.

Depois do processo de brassagem procede-se filtrao do mosto, toda a matria

solvel que foi extrada do malte e gritz separa-se da parte insolvel, designada por drche,

constituda por cascas, protenas e lpidos.

Segue-se no circuito do processo a ebulio. Efectua-se presso atmosfrica e tem

por finalidade: inactivar o sistema enzimtico, destruir microrganismos, evaporar produtos

volteis e gua que por conseguinte concentra o mosto. Nesta etapa adiciona-se lpulo.

No final da ebulio o mosto enviado para um decantador e permanece a repousar,

esta etapa designa-se por clarificao do mosto. So eliminados os precipitados formados e o

lpulo que no foi dissolvido durante a etapa de ebulio.

Unidade da Adega [1,2]

O mosto transportado at adega, onde sofre arrefecimento atravs de um

permutador de placas.

Depois de arrefecido, o mosto enviado para uma cuba de fermentao juntamente

com a levedura armazenada. A actividade fermentativa evidencia-se pela acumulao de

espuma na superfcie e pelo desprendimento de dixido de carbono.



Aps ocorrer fermentao, a cerveja, que ainda contem suspenso de levedura e uma

parte de material fermentescvel passa por um processo designado por maturao. Esta fase

caracteriza-se por um repouso prolongado. Contribui para melhorar a clarificao da cerveja

e sabor, e favorece a eliminao de substncias no desejveis para a cerveja, como o

diacetilo.

Durante a fase de estabilizao a frio, percursores de turvao na cerveja em garrafa,

tais como protenas ricas em prolina e polifenis originrios do malte, aglomeram-se e

precipitam, deste modo a sua remoo torna-se mais fcil. No final desta etapa a cerveja

encontra-se pronta para ser filtrada.

A etapa de filtrao de cerveja concretiza-se com a utilizao de dois filtros, de KG e

polivenilpolipirrolidona (PVPP). A cerveja sada da cilindro-cnica contm produtos em

suspenso, principalmente clulas de levedura, protenas e polifenis. Esta etapa realiza-se a

baixas temperaturas, de modo a evitar a redissoluo dos colides. No final do processo a

cerveja est lmpida, pronta para ser enviada para os tanques de cerveja filtrada (TCFs).

Seco de Enchimento

A etapa final de produo de cerveja o enchimento; a cerveja acondicionada em

garrafas e barris. Para garantir a eliminao de todos os microrganismos aplica-se o mtodo

de pasteurizao. Os ltimos passos na seco do enchimento so: rotulagem e embalamento.

A realizao do trabalho concretizou-se na Unidade da Adega da fbrica. Acompanhou-

se o desempenho da etapa de filtrao de cerveja, mais precisamente no filtro de KG. O

objectivo principal da filtrao atravs de KG eliminar substncias e microrganismos

causadores de turvao.

Linha de filtrao

A cerveja turva percorre um conjunto de equipamentos at ser transformada em

cerveja lmpida, este conjunto organizado designa-se por linha de filtrao. Existem duas

linhas de filtrao de cerveja na UNICER: Orion e Schenk. Nas figuras 1 e 2 encontram-se

esquematizadas as duas linhas de filtrao existentes.



Figura 1 Esquema representativo da linha de filtrao Orion.

Figura 2 Esquema representativo da linha de filtrao Schenk.

Cilindro-cnica

Aps a fermentao, a cerveja permanece na cilindro-cnica (CC) at ser filtrada. A

CC depois da etapa de fermentao, contm uma elevada concentrao de levedura, que

decanta sendo posteriormente retirada. Designa-se este processo por purga de levedura.

Realizam-se duas purgas para retirar a levedura existente: a primeira enviada para o tanque

de armazenamento de levedura para ser reutilizada, a segunda purga enviada para o tanque

de levedura rejeitada para recuperao de cerveja. No caso do tanque que recebe a segunda

purga de levedura estar repleto, a cerveja purgada envida para uma CC disponvel para este

propsito. Se no final desta purga a cerveja contida na CC no for utilizada durante vrias

horas feita uma nova purga antes de entrar no filtro, de pequeno volume. O controlo das

purgas visual, depende da percepo de cada operador; a purga termina quando este

verifica visualmente que a cerveja no tem muita levedura. Acontece frequentemente as

cubas no serem filtradas do incio ao fim, quando isto acontece necessrio encher a linha

at CC com gua desarejada.



Centrfuga

A cerveja segue a linha de tubagem at chegar centrfuga, a elimina-se grande

parte da levedura e partculas de maiores dimenses que no decantaram na CC. Na linha

Schenk utiliza-se uma centrfuga com capacidade de 50 000 l/h, enquanto na linha Orion

recorre-se a duas centrfugas de 25 000 l/h. A centrfuga exerce uma fora rotativa sobre a

cerveja e expele as partculas de maior densidade.

Tanque tampo e Arrefecedor

A cerveja sai da centrfuga e entra no tanque tampo, este acondiciona a cerveja e

regula o caudal enviado para o arrefecedor.

A cerveja arrefecida at -1,5 C num permutador de placas verticais; esta

temperatura garante que no ocorre a redissoluo de colides no produto final.

Filtro KG

A eliminao de clulas de levedura pela centrfuga parcial. A funo principal do

filtro de KG eliminar todas clulas de levedura e partculas de maiores dimenses,

suspensas na cerveja. Os equipamentos e o modo de funcionamento dos filtros de KG variam

consoante a linha de filtrao. Na linha Orion o filtro de KG constitudo por placas verticais

e caixilhos dispostos alternadamente, apoiados em dois barramentos. Na linha Schenk utiliza-

se um filtro de placas horizontais acondicionadas numa cavidade cilndrica. Em ambos os

filtros antes da filtrao so preparadas camadas de KG, acondicionadas nas placas verticais

na linha Orion e sustentadas pelas placas horizontais na linha Schenk.

Na etapa de filtrao de cerveja utilizam-se trs granulometrias de KG: fino (2-10 m),

mdio (10-20 m) e grosso (20-40 m), o aumento de presso do filtro e a turvao final do

produto final so dependentes do tipo de KG adicionado. O KG fino provoca aumentos de

presso maiores e turvaes de cerveja mais baixas; com utilizao de KG grosso o aumento

de presso no filtro menor mas resulta em turvaes no produto mais altas.

Na fbrica, geralmente a adio continua de KG conseguida atravs de KG novo de

granulometria mdia, no entanto a linha Schenk tambm utiliza KG regenerado.

As pr-camadas so elaboradas em dois tanques diferentes, cada tanque acondiciona

KG (100 e 80 kg, para a primeira e segunda pr-camadas respectivamente) diludo em 500 L

de gua desarejada, estas solues so homogeneizadas atravs de um agitador. A soluo

correspondente primeira pr-camada enviada para o tanque doseador, que a encaminha

de seguida para o filtro. O KG fica a recircular cerca de 10 minutos no interior do filtro para

garantir que a camada fica uniforme. Procede-se da mesma forma na elaborao da segunda

pr-camada; esta fica sobreposta na anterior. Na linha Schenk adiciona-se em acrescimento

10 kg de celulose em p no tanque homogeneizador da primeira pr-camada. Na linha Orion



as pr-camadas so feitas com gua desarejada que fica em recirculao at ao momento de

entrada de cerveja; na linha Schenk as pr-camadas so elaboradas com gua que no final

drenada com presso de CO2.

Filtro PVPP

O filtro PVPP nas duas linhas de filtrao de placas horizontais. As placas deste filtro

servem de suporte s pr-camadas elaboradas antes de cada filtrao. A filtrao com recurso

a PVPP designa-se por estabilizao. Estabilizao refere-se ao tratamento da cerveja por

materiais adsorventes, que removem percursores de turvao, que de outro modo poderiam

tomar lugar no produto final. A adio de PVPP e de slica gel permite adsorver polifenis e

protenas respectivamente. Na fbrica, o PVPP regenerado do final de cada ciclo de

filtrao.

Filtros armadilha

Segue-se na linha de filtrao o filtro armadilha, este filtro assegura a remoo total

de turvao da cerveja e elimina possveis partculas de KG e PVPP que tenham passado por

entre os filtros. Os filtros armadilha I e II no funcionam em simultneo, escolhido um, se o

seleccionado entrar em alarme durante o ciclo de filtrao substitudo automaticamente

pelo outro. A linha Schenk tem um filtro armadilha adicional entre os filtros de KG e PVPP,

isto acontece porque o filtro de KG deixa passar partculas de KG, deste modo evita-se que o

filtro PVPP desta linha fique com pores KG.

Tanque pulmo

Depois da passagem pelos filtros a cerveja segue para o tanque pulmo, neste tanque

amortecida utilizando CO2 em contra presso.

Diluio e carbonatao

A cerveja proveniente do tanque pulmo sofre correco do extracto e dos valores de

CO2, esta operao realizada em srie. O extracto corrigido de acordo com o tipo de

cerveja. O CO2 tem o papel fundamental na melhoria do gosto e aparncia da cerveja,

cervejas mais carbonatadas tm maior brilho.

Cerveja filtrada

O envio da cerveja filtrada para o TCF a ltima etapa do processo de filtrao. De

cada TCF so retiradas amostras para controlo de qualidade do produto final, so medidos:

extracto, pH, O2, CO2, cor, turvao, amargo e efectua-se a prova. Se o produto estiver

dentro dos parmetros de qualidade segue para a linha de enchimento.



Ciclo de filtrao

Um ciclo de filtrao tem a durao normal entre 8 e 16 h e sofre influncia de diversas

variveis: tipo de cerveja, tempo de estabilizao, eficincia de purgas, rendimento do filtro

de KG e rendimento do filtro de PVPP. Por norma, a linha Orion permite filtrar maior volume

de cerveja. A cerveja filtrada a um caudal de 40 000 L/h e segue para um TCF

seleccionado. Cada TCF tem uma capacidade de 150 000 L, e enche normalmente num

perodo de 3 horas.

Durante a filtrao so corrigidos parmetros de acordo com o tipo de cerveja: SO2 com

metabissulfito de potssio (KMS), unidades de amargo com extracto de lpulo e a cor com

extracto de malte ou corantes de caramelo.

Em princpio, o fim de filtrao deve ocorrer quando a quantidade de PVPP termina, mas

na maior parte das vezes tal no acontece. Verifica-se que muitas vezes a filtrao termina

devido a presso alta no filtro de KG; quanto se verifica que a presso deste filtro est perto

do limite desliga-se a entrada de gua desarejada para fazer subir o extracto. No final a

correco de extracto faz-se com adio de gua. Este procedimento tem como vantagem no

desperdiar cerveja no final da filtrao.

1.2 Contributos do trabalho

Purga de levedura

A levedura recolhida da CC antes da cerveja ser enviada para a filtrao. Esta

recolhida aps sedimentao do fundo das CC. Se a levedura for recolhida sendo o caudal de

cerveja retirado elevado ou se o ngulo do cone da CC for pequeno, a levedura no consegue

deslizar suavemente e formam-se funis no cone da CC, prejudicando a eficincia da purga

de levedura. Esta concluso foi obtida no mbito deste projecto.

Filtrao com KG

Foram acompanhados ciclos de filtrao na Unidade de Adega e analisaram-se as

variveis que influenciavam os ciclos de filtrao: tipo de cerveja, eficincia de purgas de

levedura, aumento de presso nos filtros de KG e PVPP, tempo de estabilizao da cerveja e

temperatura de estabilizao. Na filtrao de cerveja utilizam-se dois filtros em srie: os

filtros de KG e PVPP; esta etapa responsvel por controlar a turvao do produto final.

A diminuio do KG para ter xito tem de permitir obter cerveja com valores de

turvao dentro do limite admitido.


Estado da Arte 8

2 Estado da Arte

2.1 Etapa de filtrao da cerveja

Filtrao o processo de remoo das partculas suspensas na cerveja. Estas partculas

podem ser: microrganismos, levedura, colides e material derivado do fabrico do mosto. O

propsito desta etapa tornar a cerveja estvel qumica e biologicamente, de modo a no

ocorrerem mudanas durante vrios meses. Antes da filtrao, a cerveja encontra-se turva,

no final ostenta-se clara e brilhante. A lei de Darcy descreve o comportamento das variveis

que influenciam a filtrao,

pi

l=P

(1)

onde P representa a diferena de presso no filtro, a viscosidade do fluido, a

velocidade do fluido, l a espessura do bolo de filtrao e pi o coeficiente de permeabilidade

do leito. Durante a filtrao os slidos presentes na cerveja ficam retidos no meio filtrante,

este fenmeno determina que a camada filtrante aumente de espessura e diminua a

porosidade; consequentemente a presso diferencial aumenta. Existir um momento em que

o bolo de filtrao enche o filtro, neste momento a filtrao termina e procede-se remoo

do bolo. Segue-se a este procedimento, limpeza e esterilizao do equipamento e preparam-

se novas pr-camadas; o processo reinicia-se.

Para assegurar o brilho e transparncia da cerveja so utilizados dois filtros em srie,

o primeiro de KG seguido do filtro de PVPP. Estes dois compostos, KG e PVPP, poderiam estar

juntos no mesmo tanque de doseamento e serem adicionados num filtro em simultneo, no

entanto, adicionados em srie como se utiliza na fbrica traduz um melhor rendimento e

permite regenerar o PVPP.

Estudos anteriores j foram realizados para optimizar as linhas de filtrao da Fbrica

de Cerveja de Lea do Balio. Efectuaram-se estudos na utilizao de KG regenerado na linha

de filtrao Schenk e optimizaram-se consumos de gua e PVPP durante a filtrao de

cerveja.

De seguida abordam-se os conceitos mais importantes na filtrao com KG.

Turvao

A turvao medida em EBC (European Brewery Convention) e quantifica a existncia

de slidos suspensos na cerveja. Geralmente, a turvao no produto final causada pela

presena de protenas ricas em prolina e polifenis que polimerizam. Estes compostos podem


Estado da Arte 9

encontrar-se na forma de complexos protenas-polifenis, protenas activas e polifenis

activos. Outros materiais precursores de turvao so: clulas de levedura, metais pesados e

bactrias.

A turvao do produto final pode ser melhorada tomando em considerao alguns

aspectos importantes no processo de fabrico de cerveja. Na fermentao e maturao alguns

polifenis so adsorvidos pelas clulas de levedura, verifica-se que quanto mais tempo de

vida da clula de levedura menor a adsoro [3]. O bom procedimento na etapa de filtrao de

cerveja tem um papel essencial no controlo da turvao. Esta etapa deve operar a uma

temperatura mais baixa quanto possvel, mas evitando o congelamento; este procedimento

evita a formao de precipitados na cerveja filtrada. A incorporao de oxignio durante esta

etapa tem de ser mnima, de forma a evitar que metais como o ferro e cobre entrem na

cerveja limpa, provenientes do KG.

Kieselguhr

Tambm designado por terra de diatomcea, uma rocha sedimentar que se forma a

partir plantas aquticas unicelulares de tamanho microscpico. Devido sua extrema

porosidade e boas propriedades filtrantes utiliza-se em grande escala na indstria alimentar.

A filtrao de cerveja utilizando KG pretende eliminar clulas de levedura, algumas

protenas, complexos protena-polifenis e outras substncias em suspenso. A acumulao

sucessiva destes materiais no filtro faz diminuir a permeabilidade do leito; para contrariar

este fenmeno adiciona-se KG na alimentao de cerveja.

O sistema de filtrao com recurso a este aditivo constitui-se por: um suporte

mecnico constitudo por uma fina malha de metal; uma camada inicial de KG grosso

designada de primeira pr-camada, uma segunda pr-camada composta por KG fino e a

adio continuada de KG no circuito da alimentao.

Reteno de slidos

A cerveja entra no filtro, e devido diferena de presso existente no filtro, atravessa

a camada de KG. As partculas em suspenso na cerveja ficam retidas no KG. A reteno das

partculas acontece na superfcie ou no interior da camada de KG. Os mecanismos de

reteno no KG encontram-se representados na figura 3.


Estado da Arte 10

Figura 3 Representao dos mecanismos de reteno de slidos no KG.

A reteno de partculas na superfcie (1) e no interior dos poros das partculas de KG

(2) so os mecanismos mais significativos [4]. A desvantagem da filtrao na superfcie do KG

deve-se acumulao de slidos na sua superfcie. Esta acumulao de slidos leva ao

declnio do fluxo de permeado, consequentemente os ciclos tornam-se menores. De outra

perspectiva, se a escolha do grau de KG for bem efectuada podem-se obter bons resultados

ao nvel da turvao da cerveja. Durante a adio contnua de KG durante o ciclo, os slidos

suspensos na cerveja no filtrada ficam retidos no interior dos poros deste material, de

acordo com as suas dimenses (2). Existem partculas de dimenses reduzidas que so

adsorvidas na superfcie do KG (3); estas partculas esto em concentraes muito reduzidas

nas cervejas. Desta forma, o mecanismo de reteno por adsoro no normalmente

expressivo na filtrao das cervejas.

Pr-camadas

Para que o filtro tenha um bom desempenho so necessrias pr-formar duas camadas

de KG. A primeira camada utiliza KG grosso e no tem uma funo filtrante; actua como

suporte para a segunda. A segunda pr-camada utiliza KG fino, permite remover os slidos de

menores dimenses que, por alguma razo no foram bloqueados no KG adicionado na

alimentao de entrada. A primeira pr-camada deve constituir 70 % da pr-camada total [5].

A homogeneidade das pr-camadas e a conjugao dos diferentes graus de KG durante toda a

filtrao manifesta-se no rendimento do filtro durante o ciclo de filtrao.

Adio contnua de KG na alimentao

medida que a cerveja entra no filtro, injectam-se continuamente quantidades de KG

no circuito, o objectivo manter a permeabilidade do leito impedindo a obstruo total do

filtro. O caudal adicionado de KG deve ser regulado de modo a permitir que a diferena de

presso do filtro aumente linearmente com o volume de cerveja filtrada, e dever ser em

mdia cerca de 0,2 a 0,3 bar por hora [5]. Baixas permeabilidades traduzem aumentos


Estado da Arte 11

acentuados de presso diferencial. Por segurana, deve comear-se alimentar um caudal de

KG maior e s depois diminuir.

Existem dois mtodos que podem ser utilizados para determinar a concentrao

ptima de KG a ser adicionado: a) pela turvao e b) contagem de clulas de levedura, na

alimentao de entrada no filtro. A concentrao ptima de KG deve estar entre 100 a 150

g/hl de cerveja [4].

Os filtros de KG tm um limite mximo de slidos que podem acumular no seu interior;

a reduo da quantidade de KG adicionada durante a filtrao resulta num aumento de

cerveja filtrada por ciclo.

O bolo filtrante no consegue bloquear totalmente partculas com tamanho inferir a 1

m [4]. Estas migram lentamente atravs do bolo, durante o ciclo. Para evitar este problema

pode utilizar-se uma segunda pr-camada de KG fino, desta forma estas partculas ficam

acumuladas na superfcie do meio de filtrao. Contudo, isto possvel porque partculas com

estas dimenses esto presentes na cerveja em quantidade muito reduzida, insuficiente para

provocar o bloqueio completo do filtro. Se for utilizada a mesma granulometria de KG na

segunda pr-camada e na injeco contnua, a segunda pr-camada poder ser mais

permevel que a camada formada durante a filtrao. Isto acontece porque a segunda pr-

camada desprovida de partculas slidas retidas, tendo portanto maior permeabilidade.

Escolher um grau ligeiramente mais fino para a segunda pr-camada ser uma boa opo para

compensar a diferena de permeabilidades. Por outro lado, se a segunda pr-camada for

formada com KG mais grosso comparado com o KG que se adiciona ao longo do ciclo, os

slidos apenas sero bloqueados parcialmente no interior desta pr-camada.

Filtro KG da linha Orion

O filtro de KG da linha Orion composto por placas sulcadas e caixilhos interpostos

entre si. As pr-camadas e doses de KG so sustentadas pelas placas e suportes. As placas so

rgidas para prevenir flexibilidade. A alimentao entra pela parte debaixo do filtro, distribui-

se pela parte vazia das placas e passa atravs destas, tornando-se em cerveja limpa. Recolhe-

se por uma unidade tubular situada na parte de cima do filtro que a encaminha para a sada.

O bolo de filtrao acondiciona-se sobre as telas, aumenta progressivamente at atingir a

carga mxima do filtro; quando isto acontece necessrio abrir o filtro e assegurar que todo

o bolo removido das placas. Alguma ajuda manual, com uma mangueira com gua por vezes

utilizada para remover o bolo na totalidade.


Estado da Arte 12

Filtro KG da linha Schenk

O filtro de KG da linha Schenk constitudo por placas horizontais suportadas num eixo

central de uma cavidade cilndrica. A cerveja entra pela base do filtro, sobe atravs da

cavidade central tubular e enche o filtro. Esta cerveja atravessa as pr-camadas, entra em

orifcios existentes nas placas e segue para a sada do filtro. O bolo de filtrado forma-se na

superfcie das placas. A remoo do bolo no final da filtrao realiza-se por rotao das

placas; bolo expelido contra a parede da cavidade do tanque e deslocado de seguida para

uma unidade de sada.

Automatizar a etapa de filtrao reduz custos de operao e procedimentos

incorrectos. Ao nvel das lavagens a linha Orion est menos automatizada que a linha Schenk.

2.2 Processos de separao por membranas (PSM)

O KG tem sido utilizado com sucesso durante vrias dcadas na etapa de filtrao de

cerveja. Esta substncia tem excelentes propriedades filtrantes, remove todas as clulas de

levedura e outras partculas microscpicas. As mesmas propriedades que o tornam to

excepcional para a filtrao tornam-no difcil de reciclar e eliminar depois de utilizado.

recolhido em minas a cu aberto e de um ponto de vista ambiental, constitui um recurso

natural finito. Por outro lado, o seu manuseamento engloba riscos para a sade dos

operadores, se inalado. Consequentemente, indstrias de cerveja por todo o mundo procuram

uma alternativa prtica para este problema. Novas tecnologias surgem de forma a tornar este

processo mais seguro e com menos riscos ambientais.

Os PSM tm vindo a ser investigados na indstria alimentar. A utilizao de

microfiltrao (MF) cada vez mais vista como uma alternativa ao processo convencional com

utilizao de KG. Na prtica este processo s substituir o mtodo convencional se: produzir

uma cerveja com qualidade semelhante obtida com recurso filtrao por KG tanto a nvel

de transparncia como estabilidade biolgica, se for efectiva num nico passo sem recurso a

aditivos, operar a baixas temperaturas e por ltimo, se for economicamente vivel.

Uma membrana uma superfcie selectiva, caracterizada pela capacidade de separar

partculas/espcies qumicas consoante dimenses/propriedades que exibem, em conjugao

com efeitos hidrodinmicos. A fora motriz do processo de MF da diferena de presso

existente entre os dois lados da membrana. A eficincia de uma membrana descreve-se

seguindo critrios de permeabilidade, selectividade e fluxo.

As membranas utilizadas para filtrao de cerveja so sintticas e podem ser

inorgnicas (cermicas) ou orgnicas (polimricas). As cermicas so mais resistentes a altas

temperaturas e pHs, ataque biolgico [6] e tm maior vida til; as desvantagens remetem

para o elevado custo, menor rea especfica e por serem pouco resistentes ao choque [7].


Estado da Arte 13

Membranas polimricas so mais flexveis e de menor custo, geralmente so as mais usadas a

nvel industrial [7].

No caso da filtrao da cerveja por um processo de MF, a alimentao bombeada ao

processo dividindo-se numa corrente de permeado e numa de retido, dando-se a acumulao

do bolo de filtrao sobre a membrana. Na figura 4 esquematizam-se dois tipos de filtrao:

convencional utilizando KG e fluxo tangencial, utilizando uma membrana de MF.

Figura 4 Esquema representativo de filtrao com KG e filtrao atravs de membranas.

O desempenho de operaes que envolvem membranas comprometido pelo

fenmeno designado de colmatao. A membrana para alm da levedura e complexos

protenas-polifenis retm tambm componentes aromticos, suspenses e macromolculas [8]. Esta reteno alargada reflecte-se no fluxo de permeado, que diminui ao longo do tempo

de filtrao. Existem trs tipos de resistncias passagem de permeado: colmatao interna,

colmatao externa e da membrana antes da filtrao. A resistncia interna deve-se ao

bloqueio dos poros por fenmenos de adsoro e deposio no interior dos poros, este tipo de

bloqueio o mais difcil de eliminar. A resistncia externa localiza-se na superfcie da

membrana e resulta da concentrao por polarizao e crescimento da camada de bolo

filtrante. Nas figuras 5 e 6, ilustra-se a deposio das partculas na membrana por colmatao

externa e interna, respectivamente.

Figura 5 Ilustrao de colmatao externa, perspectiva lateral da membrana.


Estado da Arte 14

Figura 6 Ilustrao de colmatao interna, perspectiva em corte da membrana.

Vrios mtodos e tcnicas tm sido investigados para atenuar e eliminar o problema

da colmatao nestes processos, o objectivo principal aumentar o fluxo de permeado ao

longo do ciclo de filtrao. Foram estudados: modos em co-corrente, fluxo por impulsos,

fluxo invertido, paragens peridicas da presso diferencial, promotores de turbulncia e

utilizao de ultra-sons. De seguida faz-se uma descrio das tcnicas mais utilizadas.

Impulsos invertidos e Fluxo invertido

Fluxo por impulsos invertidos consiste numa srie de impulsos de fluxo repetidos no

sentido inverso ao da sada de permeado; utilizam-se para aumentar o fluxo de permeado.

Normalmente a durao de um impulso invertido inferior a 1 segundo e tm frequncia e

presso definidas [9]. O conceito de fluxo invertido similar ao de impulsos invertidos. No

fluxo invertido a durao do fluxo inverso muito maior e aplica-se com uma frequncia

muito menor durante o ciclo de filtrao. Estas tcnicas contm inconvenientes; existe uma

perda de permeado que engloba o permeado que passa do produto final para o lado da

alimentao. Esta poro no contabilizada no fluxo total de permeado.

Promotores de turbulncia

Esta tcnica cria um movimento na membrana, pela introduo de mecanismos

causadores de turbulncia na superfcie da membrana. O efeito de turbulncia

independente da espessura do bolo de filtrao [8]; utiliza-se para o efeito um sistema que

provoca vibrao na membrana e um impulsor que controla a abertura da superfcie da

membrana [10]. A figura 7 esquematiza um sistema de filtrao dinmica.

Figura 7 Esquema representativo de filtrao dinmica por membranas.


Estado da Arte 15

Na prtica estas membranas no alcanam um bom rendimento. A colmatao da

camada selectiva reflecte-se na diminuio de fluxo durante o ciclo de filtrao. Verifica-se

que poros maiores traduzem taxas de permeado maiores [10]. As incrustaes relacionadas com

a adsoro e bloqueio no interior dos poros no se conseguem eliminar. Mesmo com o

desenvolvimento desta tcnica os PSM no conseguem obter um fluxo de permeado rentvel.

Ultra-sons

O uso de ultra-sons remete para ondas sonoras com frequncia superior s audveis

pelos seres humanos. A utilizao de ultra-sons para eliminar as incrustaes nas membranas

recente, porm tem despertado interesse como alternativa aos mtodos acima descritos.

Estes podem ser utilizados tanto em membranas cermicas como polimricas sem afectar a

permeabilidade intrnseca destas. No entanto, so mais efectivos quando aplicados a

membranas polimricas [11].

Como todas as ondas, o ultra-som propaga-se atravs de ondas de compresso e

descompresso. Provoca fenmenos de: cavitao, fluxo acstico e presso de radiao. A

cavitao descreve-se como um processo hidromecnico de remoo de partculas, e consiste

de uma forma explicativa simples, na criao e destruio de pequenas bolhas no interior de

lquidos. Este fenmeno ocorre quando uma onda ultra-snica atravessa o fluido e cria bolhas

de tamanho muito reduzido, o gs existente nas bolhas adsorvido no lquido ou na interface

deste; durante a etapa de compresso este gs no retorna completamente ao lquido,

resultando num aumento do volume da matria, ao atingir o tamanho crtico as bolhas

colapsam, o que leva a que ocorra uma mistura vigorosa por todo o fluido. So vrios os

parmetros que influenciam a eficincia da radiao ultra-snica: intensidade, frequncia,

propriedades e velocidade da alimentao, temperatura, presso e propriedades da

membrana. Os ultra-sons so gerados por transdutores electromecnicos que transmitem

energia sintonizavl; as vibraes so amplificadas e transferidas para uma sonda que se

encontra em contacto com o fluido. Aumentando a frequncia dos ultra-sons diminui a

intensidade de cavitao [10]. Estas ondas de som inactivam enzimas e bactrias, a destruio

torna-se mais eficaz quando a operar a baixas temperaturas [6]. A eficincia desta tcnica

reduzida na eliminao de colmatao no interior dos poros. No entanto, executada

juntamente com fluxo invertido de permeado torna-se eficaz para recuperar a taxa de fluxo

de permeado.

A empresa ALFA LAVAL tem apostado no desenvolvimento de membranas para filtrao

de cerveja, com o objectivo de obter taxas de permeado economicamente rentveis. Esta

empresa lanou no mercado, uma membrana para MF de cerveja que elimina eficazmente


Estado da Arte 16

levedura e turvao e com um baixo consumo de energia durante a operao. A eliminao de

colmatao na membrana levada a cabo por criao de turbulncia, e permite um fluxo de

permeado entre 100 hl/h e 500 hl/h.


Apresentao e Discusso de Resultados 17

3 Apresentao e discusso dos Resultados

3.1 Optimizao dos Consumos de KG

O KG um produto utilizado em grande escala na indstria da cerveja. O aumento do

preo deste composto elevado e certamente aumentar medida que a escassez progride.

Desta forma qualquer diminuio no seu consumo de grande importncia a nvel econmico

e ambiental. Durante a filtrao de cerveja utilizam-se trs tipos de KG: fino e grosso na

elaborao das pr-camadas e mdio utilizado na adio ao longo do ciclo de filtrao. A

optimizao de KG focou-se na diminuio do consumo de KG mdio e concretizou-se nas

cervejas tipo: Super Bock, Carlsberg, Super Bock Sem lcool e Cristal Branca.

3.2 Situao actual

No incio do projecto foram acompanhados ciclos de filtrao e analisadas as variveis

que influenciavam os ciclos de filtrao. Verificou-se que a filtrao de cerveja um processo

com grande desenvoltura a nvel de automao de procedimentos, no entanto existem

procedimentos que so os tcnicos de produo que manualmente pem em prtica. A nvel

da optimizao dos ciclos de filtrao e diminuio dos consumos de KG averiguou-se que, a

eficincia das purgas de levedura que decanta na CC e a escolha da concentrao de KG

durante a filtrao so dependentes da percepo do operador.

O tipo e volume de cerveja filtrada num ciclo so definidos pelo programa proposto pela

linha de enchimento, baseado no programa existente.

Um ciclo de filtrao de cerveja envolve vrias etapas nas duas linhas de filtrao. Na

tabela 1 descrevem-se as etapas dos ciclos de filtrao nas duas linhas.

Tabela 1 Etapas dos ciclos de filtrao.

Linhas

Ordem Orion Schenk

1 Regenerao filtro de PVPP Regenerao do filtro de KG 2 Enxaguamento do filtro armadilha I/II Enxaguamento do filtro armadilha III 3 Esterilizao do filtro de KG e tubagem Enxaguamento do filtro armadilha I/II

4 Formao das pr-camadas do filtro KG Esterilizao do filtro de KG e tubagem 5 Filtrao Regenerao do filtro de PVPP 6 Formao das pr-camadas do filtro KG 7 Filtrao



A linha Schenk envolve dois passos acrescidos devido utilizao de KG regenerado. O

programa referente filtrao envolveu maior estudo e trabalho. No entanto, foi tambm

analisado o procedimento de formao das pr-camadas, por serem determinantes no

desempenho do filtro ao longo do ciclo.

A combinao da granolumetria do KG feita de acordo com as caractersticas das

cervejas, e.g. nas cervejas pretas apenas se injecta KG grosso ao longo da filtrao.

Geralmente os ciclos de filtrao de cerveja iniciam-se com Super Bock. Este tipo de cerveja,

para alm de ter grande sada no mercado, no manifesta problemas de turvao alta. Por

outro lado, a cerveja do tipo Cristal Branca precisa de uma camada de bolo filtrante menos

porosa, para as turvaes finais no ultrapassarem o valor limite. O incio do ciclo de filtrao

com cerveja do tipo Super Bock uma estratgia; faz com que a camada de bolo de filtrao

fique mais compacta pela acumulao dos slidos suspensos existentes na cerveja no

filtrada. Poderia se preparar a segunda pr-camada com KG ainda mais fino, no entanto para

outros tipos de cerveja em que este problema no ocorre, o aumento de presso ao longo do

ciclo seria maior.

Termina-se o ciclo de filtrao de cerveja como consequncia da presso alta nos

filtros ou por terminar o PVPP, tambm possvel que termine deliberadamente. Na figura 8

esto representadas as causas que levam a abortar a filtrao nas linhas de filtrao, no

perodo entre Agosto e Dezembro de 2008.

Figura 8 Representao das razes percentuais para abortar a filtrao nas linhas Orion e Schenk

respectivamente.



Verifica-se que o motivo principal para abortar a filtrao na linha Schenk a presso

alta no filtro de KG, e na linha Orion o final de filtrao ocorre tanto pelo facto de se atingir

a presso limite do filtro de KG, como pelo esgotamento de PVPP no tanque doseador. A

paragem voluntria da filtrao acontece ou por falta de TCFs livres para armazenar cerveja

filtrada ou porque o volume de cerveja filtrada suficiente para a ordem de fabrico. So

vrios os ciclos de filtrao que terminam por se atingir a presso mxima no filtro de PVPP,

na linha Schenk. Como j foi referido neste trabalho existe um filtro armadilha III antes do

filtro de PVPP nesta linha de filtrao, para evitar passagem de KG. No entanto, o filtro

armadilha colmata inmeras vezes e como no tem substituto eliminado do circuito de

filtrao, ou seja, a cerveja enviada do filtro de KG directamente para o filtro de PVPP.

Outra razo para o aumento de presso no filtro de PVPP remete para o grande nmero de

regeneraes de PVPP, que originam o fraccionamento deste produto em partculas muito

pequenas deste; o problema soluciona-se pela remoo destas partculas por fluidizao.

Foram analisadas amostras sada dos filtros de KG em ambas as linhas de filtrao,

num microscpio ptico de varrimento, Nikon Eclipse E600 W, com ampliao de 400 X.

Foram identificadas partculas de KG nas amostras. Na figura 9, evidenciam-se as partculas

de KG presentes nas imagens obtidas por visualizao microscpica.

Figura 9 Fotografias de amostras de cerveja sada do filtro de KG da linha Orion e Schenk

respectivamente, ampliao de 400 X.

Para melhor entender a dimenso da situao, foram analisadas amostras ao longo de

um ciclo de filtrao; retiraram-se sada dos filtros de KG, nas duas linhas de filtrao.

Efectuaram-se anlises granulomtricas atravs de um aparelho designado de Coulter, LS 230.

Os resultados obtidos nesta anlise esto representados nas figuras 10 e 11.



Granulometria ao longo da filtrao

0

4

8

12

16

0 1 2 3 4 5 6

Dimetro das particulas (m)

Volu

me (

%)

Filtrao 1 horaFiltrao 3 horasFiltrao 5 horas

Figura 10 Distribuio granulomtrica das partculas de kieselguhr na linha de filtrao Orion.

Na figura 10, relaciona-se a fraco de volume e dimetro das partculas de KG,

existentes nas amostras. A partir das figuras presentes no anexo 1, calculou-se a percentagem

em nmero das partculas, os resultados apresentam-se na tabela 2.

Tabela 2 Relao entre distribuio granulomtrica e nmero de partculas de kieselguhr na linha

de filtrao Orion.

Amostra Dimetro das

partculas (m) Nmero (%)

Filtrao 1 hora 0,04 - 1,00 99,54

1,00 - 5,10 0,46

Filtrao 3 horas 0,04 - 1,00 99,81

1,00 - 5,10 0,19

Filtrao 5 horas 0,04 - 1,00 98,88

1,00 - 5,10 1,12

Nas trs amostras analisadas a maior contribuio em nmero marcada pela

existncia de partculas de KG com dimetro inferior a 1 m; partculas maiores esto

presentes em nmero muito reduzido.



Granulometria ao longo da filtrao

0

4

8

12

16

0 1 2 3 4 5 6

Dimetro das partculas (m)

Volu

me (

%)

Incio filtraoFiltrao 1 horaFiltrao 3 horasFiltrao 5 horas

Figura 11 Distribuio granulomtrica das partculas de kieselguhr na linha de filtrao Schenk.

Da figura 11, concluiu-se que a maior contribuio volmica de KG nas amostras deve-

se presena de partculas com dimetros de 1,5 a 3,5 m.

A informao obtida pelos grficos do anexo 2 foi transposta para a tabela 3. A

granulometria das partculas em cada amostra dividiu-se em trs intervalos.

Tabela 3 Relao entre distribuio granulomtrica e nmero de partculas de kieselguhr na linha

de filtrao Schenk.

Amostra Dimetro das

partculas (m) Nmero

(%)

Incio de filtrao 0,2 - 1,0 88,05 1,0 - 3,0 11,93 3,0 - 5,1 0,02

Filtrao 1 hora

0,2 - 1,0 91,05

1,0 - 3,0 8,95

3,0 - 5,1 1,62

Filtrao 3 horas

0,2 - 1,0 92,06

1,0 - 3,0 7,94

3,0 - 5,1 0,17

Filtrao 5 horas

0,2 - 1,0 91,69

1,0 - 3,0 8,31

3,0 - 5,1 0,04



A percentagem em nmero revelou-se semelhante para as quatro amostras, a maior

contribuio deve-se a partculas com dimetro inferior a 1 m. Partculas com dimetro

superior a 1 m esto presentes nos primeiros minutos do incio da filtrao, o que permite

inferir que a disposio das pr-camadas no foi homognea.

Para contabilizar o grau de contaminao do filtro de PVPP com KG, nas duas linhas de

filtrao, retiram-se amostras de PVPP para anlise. Na tabela 4 quantifica-se a percentagem

de PVPP existente em cada amostra.

Tabela 4 Teor em PVPP

Linha de filtrao % de PVPP

Orion 99

Schenk 90

A contaminao do filtro de PVPP da linha Orion baixa. Na linha Schenk, o problema

de passagem de KG tem uma proporo maior.

No acompanhamento dos ciclos de filtrao verificou-se que, por vezes no momento de

entrada de cubas no filtro a presso aumentava significativamente. Retiraram-se amostras

para contagem de clulas de levedura no momento que as cubas entravam no filtro e na sada

do filtro. A concentrao de levedura antes do filtro foi analisada atravs de um contador

electrnico de partculas, Beckman Coulter, disponvel no laboratrio de microbiologia da

fbrica. A contagem de clulas de levedura aps o filtro de KG efectuou-se com recurso ao

microscpio ptico de varrimento, Nikon Eclipse E600 W com ampliao de 400 X. Os dados

obtidos descrevem-se nas tabelas 5 e 6.

Tabela 5 Concentrao de clulas de levedura na alimentao de entrada e sada do filtro de KG.

Data de recolha

N da CC Centrfuga Tipo de cerveja

Entrada do filtro de KG (106nclulasmL

-1) Sada do filtro de KG

(106nclulasmL-1)

15-12-2008 61 Schenk Super Bock 2,5 0 15-12-2008 87 Schenk Super Bock 3,0 0 15-12-2008 61 Schenk Super Bock 2,0 0

Tabela 6 Concentrao de clulas de levedura na alimentao de entrada e sada do filtro de KG.

Data de recolha

N da CC Centrfuga Tipo de cerveja

Entrada do filtro de KG (106nclulasmL

-1) Sada do filtro de KG

(106nclulasmL-1)

18-12-2008 86 Schenk Cristal Branca 1,8 0 18-12-2008 52 Schenk Cristal Branca 1,5 0



Concluiu-se que entrada do filtro, em algumas situaes, a concentrao de levedura

era um pouco superior estabelecida; o valor mximo estabelecido de 2106 clulasmL-1 de

cerveja e obtiveram-se algumas amostras com 3106 clulasmL-1 de cerveja. Desta forma foi

identificado um dos problemas que torna os ciclos de filtrao pequenos; obstruo

parcialmente do filtro de KG, pela entrada de elevada concentrao de clulas de levedura.

3.3 Critrios de deciso

Identificaram-se procedimentos para melhoria dos ciclos de filtrao, a sua

concretizao contou com a ajuda dos tcnicos de filtrao. Tornaram-se as purgas de

levedura antes de entrar no filtro mais eficientes, aumentando o volume e reduzindo o

caudal, props-se copar as CCs sobretudo no momento de entrada de novas e diminuiu-se a

concentrao de PVPP adicionada no filtro de PVPP.

A reduo do material auxiliar de filtrao KG, efectuou-se em simultneo com as

alteraes acima descritas. Verificou-se que a concentrao de KG durante o ciclo no deve

ser homognea, maiores concentraes deste produto devem ser injectadas no momento de

entrada de CC novas para a filtrao. S depois de ter sado da CC um volume de 15 000 hl foi

possvel reduzir a concentrao. A adio de KG no momento de entrada de cubas novas foi

realizada com a bomba de adio com caudal a 100 %, para manter a permeabilidade do leito

e controlar o aumento de presso, depois reduziu-se a potncia da bomba para 40 % de caudal

de envio de KG no caso das cervejas tipo Super Bock, Carlsberg e Super Bock Sem lcool, e 60

% nas tipo Cristal Branca.

Na tabela 7 apresentam-se os resultados conseguidos no procedimento de purga de

levedura depois das alteraes efectuadas. A concentrao de levedura foi determinada com

auxlio do microscpio ptico de varrimento, Nikon Eclipse E600 W com ampliao de 400 X.

Tabela 7 Concentrao de clulas de levedura na alimentao de entrada do filtro de KG.

Data de recolha

N da CC Centrfuga Tipo de cerveja Entrada do filtro de

(106nclulasmL-1)

17-02-2009 13 Schenk Super Bock 0,8 17-02-2009 42 Schenk Cristal Branca 0,1 18-02-2009 42 Orion Cristal Branca 0,2

Pela comparao com os dados anteriores relativos concentrao de levedura,

enunciados nas tabelas 5 e 6, conclui-se que as purgas tornaram-se mais eficazes.



De seguida, nas figuras 12 e 13, enunciam-se as causas e razes que levam a abortar os

ciclos de filtrao na linha Orion, depois de efectuadas as alteraes.

Linha Orion

Figura 12 Representao percentual das causas que levam a abortar a filtrao na linha Orion.

Figura 13 Representao das razes percentuais para abortar a filtrao na linha Orion.

As duas figuras anteriores tm forosamente de ser analisadas em conjunto. As causas

que levam a abortar a filtrao (figura 12), podem ter origem diversa e manifestam-se em:

presso alta nos filtros de KG ou PVPP, fim de PVPP para dosear ou paragem voluntria do

ciclo filtrao (figura 13).

A entrada de cerveja com levedura a principal causa para abortar um ciclo de

filtrao na linha Orion e traduz-se num aumento de presso no filtro de KG. Apesar da maior

ateno no procedimento de purgas de levedura, a existncia de levedura em grandes

quantidades na cerveja continua a ser o maior obstculo para a optimizao dos ciclos de

filtrao de cerveja. A decantao da levedura na base do fermentador varia segundo: o tipo

de cerveja, diagrama de fermentao, tempo de estabilizao a frio e temperatura de

estabilizao a frio. Por vezes verifica-se visualmente que existe levedura em suspenso em



todo o volume de cerveja da CC que entra no filtro, ou seja, a levedura no decanta na

totalidade, tornando a purga de levedura pouco eficaz. Outro factor que interfere no

desempenho do filtro o momento que uma CC esgota o seu volume, nestas circunstncias

clulas de levedura que se uniram s paredes do tanque de fermentao desprendem-se e

seguem para o filtro. As figuras 14 e 15 representam a comparao do volume de cerveja

filtrada antes e depois das alteraes efectuadas.

Volume cerveja filtrada

1000

3000

5000

7000

9000

11000

Ago-

08Se

t-08

Out-0

8

Nov-

08

Dez-

08Ja

n-09

Fev-

09

Mar-0

9

Data do ciclo

Volu

me /

hl Volume cerveja anterior

Volume cerveja actualMdia anteriorMdia actual

Figura 14 Representao grfica do volume de cerveja filtrada antes e depois das alteraes.


1000

3000

5000

7000

9000

11000

Jan-

08Ma

r-08

Abr-0

8Ju

n-08

Ago-

08Ou

t-08

Dez-

08Fe

v-09

Data do ciclo

Volu

me /

hL Jan - Fev 2008

Jan - Fev 2009Mdia 2008Mdia 2009

Figura 15 Comparao do volume de cerveja filtrada na mesma poca do ano em 2008.



Na tabela 8 apresentam-se os valores mdios do volume de cerveja filtrada, antes e

depois das alteraes na linha de filtrao Orion.

Tabela 8 Valores mdios do volume de cerveja na linha Orion e desvio padro.

Perodo filtrao

Volume mdio de cerveja filtrada

(hl)

Desvio padro ()

Jan Fev 2008 6822 1712

Ago Dez 2008 6341 1808

Jan Fev 2009 7287 1867

Os ciclos de filtrao na linha Orion aumentam cerca de 15 % em relao aos ciclos

anteriores e cerca de 7 % em comparao com o mesmo perodo de filtrao em 2008. Os

dados obtidos foram comparados com o mesmo perodo de 2008 uma vez que as cervejas tm

diferentes tempos de estabilizao consoante a poca do ano; produz-se menos cerveja em

Janeiro e Fevereiro, poca baixa, o que implica tempos de estabilizao maiores e

consequentemente existncia de mais tempo para as clulas de levedura decantarem.

Nas figuras 16 e 17 comparam-se os valores da concentrao de KG adicionada na

filtrao antes e depois das alteraes efectuadas na linha Orion.

Concentrao de KG

100

150

200

250

300

Ago-

08Se

t-08

Out-0

8

Nov-

08

Dez-

08Ja

n-09

Fev-

09

Mar-0

9

Data do ciclo

g KG

/hl

cerv

eja

ferm

enta

da

Concentrao KG anteriorConcentrao KG actualMdia anteriorMdia actual

Figura 16 Representao grfica da concentrao de KG adicionada na filtrao de cerveja antes e

depois das alteraes.



Concentrao de KG

100

150

200

250

300

Jan-

08Ma

r-08

Abr-0

8Ju

n-08

Ago-

08Ou

t-08

Dez-

08Fe

v-09

Data do ciclo

g KG

/ hl

cerv

eja

ferm

enta

da

Jan - Fev 2008Jan - Fev 2009Mdia 2008Mdia 2009

Figura 17 Comparao da concentrao de KG adicionada durante a filtrao de cerveja na mesma

poca do ano em 2008.

Na tabela 9 apresenta-se os valores mdios da concentrao de KG adicionada antes e

depois das alteraes, na linha de filtrao Orion.

Tabela 9 Valores mdios de KG adicionado na linha Orion e desvio padro.

Perodo filtrao

Kieselguhr mdio adicionado (g/hl)

Desvio padro ()

Jan Fev 2008 164 38

Ago Dez 2008 168 49

Jan Fev 2009 138 19

A adio de KG nos ciclos de filtrao foi reduzida satisfatoriamente. Reduziu-se a

concentrao do adjuvante de filtrao cerca de 18 % comparando com os ciclos anteriores e

cerca de 16 % para a mesma poca do ano de 2008. A disperso dos valores obtidos foi

bastante menor em relao aos ciclos obtidos nas outras pocas.



Na figura 18 comparam-se os valores de turvao antes e depois da reduo do KG na

filtrao de cerveja, na linha Orion.

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Ago-

08Se

t-08

Out-0

8

Nov-

08

Dez-

08Ja

n-09

Fev-

09

Mar-0

9

Data do ciclo

Turv

ao

(EBC)

Turvao anteriorTurvao actualLimite turvao

Figura 18 Turvao mdia nos ciclos de filtrao na linha Orion.

O controlo dos valores de turvao efectua-se nos filtros de KG e PVPP. Verifica-se que

a reduo efectuada nos consumos de KG no afectou esta propriedade do produto.

Conseguiu-se diminuir a concentrao de KG adicionada durante a filtrao e obter turvaes

de cerveja filtrada dentro do limite requerido. O desempenho do filtro de PVPP no foi

prejudicado por esta alterao.

Nas figuras 19 e 20, enunciam-se as causas e razes que levam a abortar os ciclos de

filtrao na linha Schenk, depois de efectuadas as alteraes.

Linha Schenk

Figura 19 Representao percentual das causas que levam a abortar a filtrao na linha Schenk.



Figura 20 Representao das razes percentuais para abortar a filtrao na linha Schenk.

A causa principal para abortar um ciclo de filtrao na linha de filtrao Schenk a

entrada de cerveja com elevada concentrao de levedura, consequentemente a presso de

entrada aumenta at a obstruo total do filtro de KG.

Nas figuras 21 e 22 comparam-se os volumes de cerveja filtrada antes e depois das

alteraes efectuadas, na linha Schenk.


1000

3000

5000

7000

9000

Ago-

08Se

t-08

Out-0

8

Nov-

08

Dez-

08

Jan-

09Fe

v-09

Mar-0

9

Data do ciclo

Volu

me /

hl

Volume cerveja anteriorVolume cerveja actualMdia anteriorMdia actual

Figura 21 Representao grfica do volume de cerveja filtrada antes e depois das alteraes.



Volume de cerveja filtrada

1000

3000

5000

7000

9000

Jan-

08Ma

r-08

Abr-0

8Ju

n-08

Ago-

08Ou

t-08

Dez-

08Fe

v-09

Data do ciclo

Volu

me

/hl


Figura 22 Comparao do volume de cerveja filtrada na mesma poca do ano em 2008.

Na tabela 10 apresentam-se os valores mdios de volume de cerveja filtrada, obtidos

antes e depois das alteraes na linha de filtrao Schenk.

Tabela 10 Valores mdios do volume de cerveja filtrado e desvio padro.

Perodo filtrao

Volume mdio de cerveja filtrada

(hl)

Desvio padro ()

Jan Fev 2008 4764 1198

Ago Dez 2008 4938 1634

Jan Fev 2009 5464 1671

Os ciclos de filtrao na linha Schenk aumentaram cerca de 11 % em relao aos ciclos

anteriores e cerca de 12 % em comparao com o mesmo perodo de filtrao em 2008.

As figuras 23 e 24 comparam os valores da concentrao de KG adicionada na filtrao

antes e depois das alteraes efectuadas na linha Schenk.



Concentrao de KG

100

150

200

250

300

Ago-

08Se

t-08

Out-0

8

Nov-

08

Dez-

08Ja

n-09

Fev-

09

Mar-0

9

Data do ciclo

g KG

/ hl

cerv

eja

ferm

enta

da

Concentrao KG anteriorConcentrao KG actualMdia anteriorMdia actual

Figura 23 Representao grfica da concentrao de KG adicionada durante a cerveja antes e depois

das alteraes.

Concentrao de KG

100

200

300

400

Jan-

08Ma

r-08

Abr-0

8Ju

n-08

Ago-

08Ou

t-08

Dez-

08Fe

v-09

Data do ciclo

g KG

/ hl

cerv

eja

ferm

enta

da


Figura 24 Comparao da concentrao de KG adicionada na filtrao da cerveja na mesma poca do

ano em 2008.



Na tabela 11 apresentam-se os valores mdios de concentrao de KG adicionada

antes e depois das alteraes, na linha de filtrao Schenk.

Tabela 11 Valores mdios de KG adicionado e desvio padro.

Perodo filtrao

Kieselguhr mdio adicionado (g/hl)

Desvio padro ()

Jan Fev 2008 208 91 Ago Dez 2008 168 34 Jan Fev 2009 150 31

Ao longo do trabalho para diminuir a concentrao de KG injectada na cerveja nos

ciclos de filtrao, verificou-se que o filtro de KG da linha Schenk mais sensvel a mudanas

na concentrao deste produto quando comparado com o filtro da linha Orion. A presso

oscilava com alteraes graduais na concentrao deste produto; o que no acontecia na

linha Orion. Este facto foi ponderado na reduo do adjuvante.

Comparando com os ciclos anteriores reduziu-se a concentrao das doses de KG em

11 %, para a mesma poca do ano de 2008 a reduo foi na ordem dos 28 %. O desvio padro

dos valores foi menor depois de efectuadas as melhorias.

Na figura 25 comparam-se os valores de turvao antes e depois da reduo do KG na

filtrao de cerveja, na linha Schenk.

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

Ago-

08Se

t-08

Out-0

8

Nov-

08

Dez-

08

Jan-

09Fe

v-09

Mar-0

9

Data do ciclo

Turv

ao

(EBC)

Turvao anteriorTurvao actualLimite mximo

Figura 25 Turvao mdia nos ciclos de filtrao na linha Schenk.



A turvao de cerveja no sofreu alteraes pela reduo do KG durante a filtrao.

Na figura 25 observam-se dois valores que excederam o limite mximo de filtrao, porm

no tiveram relao com a reduo de KG deveu-se ao tipo de cerveja filtrada, Cristal

Branca.

A optimizao da adio do adjuvante de filtrao, PVPP, efectuou-se pela reduo do

caudal da bomba de doseamento deste produto em cerca de 22 %.

As cervejas tipo Super Bock, Super Bock Sem lcool e Carlsberg depois das alteraes

permitiram um bom desempenho do filtro na maior parte das vezes.

Pela anlise de vrios ciclos de filtrao, verificou-se que as cervejas tipo Cristal

Branca geralmente exibem turvaes altas no produto final e que quando entram no filtro a

presso de entrada do filtro de KG aumenta drasticamente. Testou-se adicionar KG fino nas

doses de KG durante a filtrao desta cerveja, mas no se obtiveram resultados satisfatrios.

Conclui-se pela anlise de clulas de levedura na alimentao desta cerveja, na entrada de

cubas no filtro, que no a levedura que est a afectar o rendimento do filtro de KG. Desta

forma fez-se uma anlise comparativa da concentrao de protenas e polifenis existentes

nestes trs tipos de cerveja. As amostras foram retiradas com especial ateno, de forma a

evitar a formao de espuma; esta altera as propriedades da cerveja. Foram analisadas por

espectofotometria com recurso a um aparelho destacado para este efeito, PPT2000 Standard.

A tabela 12 indica os resultados relativos concentrao de polifenis e protenas de alto e

baixo peso molecular.

Tabela 12 Concentrao de polifenis e protenas nas cervejas tipo: Super bock, Carlsberg e

Cristal Branca.

Tipo de cerveja Polifenis totais

(mg/l)

Protenas alto peso molecular

(mg/l)

Protenas baixo peso molecular

(mg/l)

Super Bock 95,56 64,41 192,89

Carlsberg 82,65 63,75 218,73

Cristal Branca 110,12 76,93 143,98

Os resultados obtidos no permitem concluses claras. Verifica-se que a quantidade de

polifenis e protenas de alto peso molecular esto em maior concentrao na cerveja tipo

Cristal Branca. Estas protenas podero estar a provocar o entupimento parcial do filtro e

consequentemente formao de caminhos preferenciais no filtro; como a cerveja no interior

do filtro procura locais onde a resistncia passagem menor, a eficincia da filtrao

diminui.



O estudo do mecanismo de reteno no filtro de KG, quando alimentada cerveja tipo

Cristal Branca suscitou interesse em entender e resolver. No entanto, por limite de tempo o

trabalho nesta parte no foi abrangente.

3.4 Reduo de custos

As empresas pretender obter produtos dentro dos parmetros de qualidade exigidos,

com os mais baixos custos de fabrico. Desta forma, optimizar procedimentos e/ou etapas ao

longo do fabrico de produtos vantajosa.

Na Tabela 13 so apresentadas estimativas para a reduo do nmero de ciclos de

filtrao num ano, aps efectuadas as melhorias nas linhas Orion e Schenk e apresenta-se

tambm a reduo de custos que poder ser obtida na diminuio de pr-camadas formadas.

Tabela 13 - Quantidade de KG reduzida nas pr-camadas e consequente de custos.

Linha Reduo n ciclos /ano

Reduo de custos ( /ano)

Orion 35 3024

Schenk 25 2160

O aumento dos ciclos de filtrao leva a que, num ano sejam necessrios menos ciclos

de filtrao para produo do mesmo volume de cerveja. Desta forma, o nmero de pr-

camadas de KG necessrias tambm diminui. A economia mdia expectvel de 3024 /ano

na linha de filtrao Orion e de 2160 /ano na linha Schenk, tabela 13.

Na Tabela 14 so apresentados os resultados pela reduo do consumo de KG mdio e

a reduo de custos que esta diminuio proporciona, indicam-se os valores por ciclo de

filtrao e estimam-se para o perodo de um ano.

Tabela 14 Quantidade de KG mdio reduzido e diminuio consequente de custos.

Reduo de consumos de KG Reduo de custos

Linha kg de KG /Ciclo kg de KG /ano /Ciclo /ano

Orion 191 51 172 91 24 563

Schenk 94 24 112 45 11 574

Com base nas folhas de registos da filtrao de cerveja do Centro de Produo da

UNICER BEBIDAS S.A., estimou-se a reduo de custos pela diminuio do adjuvante de

filtrao KG. Estas alteraes permitem uma economia de 24 563 /ano na linha Orion e

11 574 /ano na linha de filtrao Schenk, tabela 14.


Concluses 35

4 Concluses

O presente projecto teve como objectivo optimizar a etapa de filtrao de cerveja na

fbrica de cerveja Unicer Bebidas S. A.; esta optimizao centrou-se em reduzir os consumos

de KG e aumentar o volume de cerveja filtrada por ciclo de filtrao. O KG um recurso

natural finito; qualquer diminuio no seu consumo benfica para o meio ambiente. Numa

perspectica econmica, a reduo da utilizao deste composto vantajosa para a fbrica.

A optimizao dos consumos de KG durante a filtrao de cerveja teve em ateno,

diversas variveis operatrias do filtro: concentrao de levedura na entrada do filtro, purgas

de levedura, tipo de cerveja, controlo da turvao final da cerveja filtrada e presso no

filtro. A durao dos ciclos de filtrao de 8 a 16 h implica que a operao seja dividida por

mais do que um turno; desta forma o modo de trabalho por vezes no o mesmo.

No que se refere diminuio dos consumos de KG, conseguiu-se reduzir 30 g/hl de

cerveja na linha Orion, cerca de 18 %, e 18 g/hl de cerveja na linha Schenk, 11 %, sem alterar

as caractersticas finais da cerveja; a varincia da concentrao de KG adicionada depois das

melhorias foi menor. Com o abaixamento efectuado na concentrao de adio de KG durante

a filtrao, dever economizar-se 24 563 /ano na linha de filtrao Orion e 11 574 /ano na

linha Schenk. Os ciclos de filtrao foram optimizados, aumentaram 15 % e 11 % nas linhas

Orion e Schenk, respectivamente; com esta modificao dever economizar-se 3024 e 2160

/ano respectivamente nas linhas Orion e Schenk pela reduo do nmero de pr-camadas.

Fez-se ainda um estudo sobre mtodos alternativos filtrao com utilizao de KG.

Conclui-se que os PSM so um bom investimento no futuro; so menos poluentes e

possivelmente mais econmicos. Apresentaram-se vrias tcnicas desenvolvidas para resolver

problemas da colmatao das membranas.


Avaliao do Trabalho Realizado 36

5 Avaliao do trabalho realizado

5.1 Objectivos Realizados

Os objectivos principais deste projecto tiveram em vista optimizar os consumos de KG

durante a filtrao de cerveja e aumentar o volume de cerveja filtrada por ciclo de filtrao.

Este objectivo do projecto foi alcanado. A adio de KG foi reduzida durante a filtrao em

cerca de 30 g /hl de cerveja na linha Orion e 18 g /hl cerveja na linha Schenk. Os ciclos de

filtrao aumentaram em mdia 15 % na linha Orion e 11 % na linha Schenk. A varincia na

adio de KG foi diminuda, para ambas as linhas de filtrao.

O KG um recurso natural finito e o seu manuseamento engloba riscos para a sade dos

operadores. A investigao dos PSM foi de grande interesse e permitiu obter outra viso sobre

a etapa de filtrao de cerveja; constatou-se que os PSM tornam a etapa de filtrao de

cerveja menos poluente e com menor risco para a sade dos operadores.

5.2 Limitaes e Trabalho Futuro

A etapa de filtrao de cerveja uma operao complexa, envolvendo o controlo de

muitas variveis o que tornou a aprendizagem inicial mais demorada.

Destaca-se a necessidade de colocar na linha de filtrao Schenk um quarto filtro

armadilha, com a funo de substituir o filtro armadilha III em situaes que este fique

obstrudo.

Prope-se que seja automatizada a adio de KG ao longo dos ciclos de filtrao para

evitar erros de operao e simplificar o procedimento. O estudo da utilizao de KG

regenerado poder ainda levar a economias significativas na operao da linha Orion.

No futuro, a utilizao dos PSM na etapa de filtrao de cerveja ser o mtodo a

adoptar.

5.3 Apreciao final

O trabalho na UNICER BEBIDAS S. A. revelou-se uma boa experincia profissional e

pessoal. Foram aplicados conhecimentos adquiridos ao longo do curso na Faculdade de

Engenharia, bem como a capacidade de encontrar solues para problemas existentes.

De uma forma geral, foi uma constante aprendizagem que permitiu o meu

amadurecimento a nvel profissional.


Bibliografia 37

6 Referncias

[1] Hough, J. S. Biotecnologa de la cerveza y de la malta, Editorial Acribia, S.A.

[2] Carvalho, B., M., S., Curso de Produo de Cerveja, UNICER, Julho, 1985.

[3] Bamforth, C. W., Beer Haze, Department of Food Science and Technology, University

of California, 1999.

[4] European Brewery Convention, Beer Filtration, Stabilisation and Sterilisation. Manual

of Good Practice, 1999.

[5] Kunze, W. Technology Brewing and Malting, 2nd Edition, VLB Berlin, 1999.

[6] Alicie t., Mendes E., Pereira N., Barros S., Innocenti T., Alves., Anlise do uso da

membrana cermica de 0,2 um na clarificao de cerveja. Acta Sci. Technol., 30, 181-186

(2008).

[7] Portal da internet: labvirtual.eq.uc.pt (acedido 20/01/2009)

[8] Fillaudeau, L., Boissier, B., Moreau, A., Blanpain-avet, P., Ermolaev, S., Jitariouk, N.,

Gourdon, A., Investigation of rotating and vibrating filtration for clarification of rough

beer. Journal of Food Engineering, 80, 207-217 (2006).

[9] Wang, W., K., Membrane Separations in Biotechnology, 2nd Edition, Revised and

Expanded.

[10] Nogu, M., Akbarssyah, I., Bolhuis-Versteeg, L., Lammertink, R., Wessling, M.,

Vibrating polymeric microsieves: antifouling strategies for microfiltration. Journal of

Membrane Science, 285, 323-333 (2006).

[11] Muthukumaran, S., Kentish, S., Lalchandani S., Ashokkumar M., Mawson R., Stevens

G., Greieser, The optimisation of ultrasonic cleaning procedures for dairy fouled

ultrafiltration membranes. Ultrasonics Sonochemistry, 12, 29-35 (2004).


Anexos 39

Anexo 1 Granulometria ao longo da filtrao na linha Orion.

Figura 26 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 1 hora aps o incio de filtrao.

Figura 27 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 3 horas aps o incio de filtrao.



Anexos 40

Anexo 2 Granulometria ao longo da filtrao na linha Schenk

Figura 29 - Relao entre o nmero e dimetro das partculas no incio de filtrao.

Figura 30 Relao entre o nmero e dimetro das partculas 1 hora aps o incio de filtrao.




Anexos 41

Anexo 3 Programas de formao de pr-camadas e filtrao da linha

Orion.

Tabela 15 Programa de formao de pr-camadas da linha Orion.

Passo Pr-camada KG Tempo (seg)

P201 (hl/h)

2 Encher filtro com gua + transferncia

para tanque dosagem o KG da 1 chamada

400

3 Deareao 330 400

4 1 pr-camada KG/circulao 45

5 Fazer 1 pr-camada KG 1000

6 2 pr-camada KG: transferncia para tanque dosagem/circulao filtro KG

600 1000

7 Fazer 2 pr-camada 1000

8 Circulao aps 2 pr-camada 600 1000

9.1 Esvaziar filtro KG com presso de CO2 pela V221 (drena zona superior filtro) ***

9.2 Esvaziar filtro KG com presso de CO2 pela V220 (drena zona inferior filtro) ***

10 Esvaziamento da tubagem 60

11 Encher linha com gua desarejada at aos TCFs

300

Tabela 16 Programa de filtrao na linha Orion.

Passo Arranque da filtrao Tempo (seg)

LT1101 (%)

FT4001 (hl/h)

FT3201 (hl/h)

PT3201 (hl/h)

M3040 (rpm)

LT5001 (%)

2 Drenar tubagem 60 500 3 Encher tanque tampo 400

4 Drenar tubagem at ao filtro

400

5 Circulao filtro KG.

Encher filtro PVPP. Pr-camada PVPP

500

6 Circulao filtros KG e PVPP 600 500 500 100

7 Filtrao 400 2 50 8 Esvaziar tanque tampo 400 1,5 10

10 Final de filtrao.

Esterilizao 600 FT501

500 TT501

85 BSL08TT01

75

11 Final de filtrao. Encher com gua desarejada

300 TT502 35

BSL08TT01 15

Optimizao do Processo de Fi

Documents

000136497